北京時間8月20日凌晨，雅典奧運會上中國男籃迎戰阿根廷隊。
比賽開局，劉煒突破上籃得分後吉諾比利在左翼跳投得分，接着姚明在籃下出手得分，中國隊以4-3暫時領先。
但是隨後，奧貝託內線進攻得手，迅速將比分返超。直到首節結束，中國隊也未能再次取得領先地位。
當首節還剩6分12秒時，屢攻不順的中國隊請求暫停。
比賽重新開始後，中國隊的李楠、劉煒和朱芳雨各命中一球，而在這段時間裡阿根廷隊顆粒無收，中國隊打出了一個6-0的小高潮，將比分扳成15-15平。
隨後，姚明因爲得到兩次犯規而被巴特爾換下。阿根廷隊憑藉着吉諾比利的突破率先打破平局後一直保持領先位置，最後以22-19進入第二節。
第二節開場後中國男籃當家控衛劉煒下場休息，阿根廷隊開始全場緊逼，中國隊的失誤連連。而與表現欠佳的中國隊相比，阿根廷則顯得得心應手，他們憑藉一輪10-2的小高潮，將領先優勢擴大到11分——以32-21領先。
迫使中國隊請求暫停，暫停回來後姚明和劉煒開始發威，兩人接連站上罰球線，隨着吉諾比利的傳球失誤，朱芳雨的反擊3分打進，中國男籃在上半場比賽的最後一刻成功將比分扳平。
下半場開場，姚明便上籃得分，隨後朱芳雨又在左翼命中一記三分球。可是，吉諾比例隨後連中兩球，阿根廷也就此開始慢慢的重新建立起比分優勢。
進入第三節下半時，中國隊在姚明的帶領下吹響了反攻號角，先是姚明轉身跳投命中，並且還造成對方球員犯規，爲中國隊貢獻3分，隨後李楠和易建聯在罰球線上又拿下3分，中國隊此時已經連得6分，將比分差距縮小到1分。
第四節開始階段，中國男籃在劉煒下場之後又開始頻頻失誤，讓阿根廷隊得到不少機會。
阿根廷隊也藉此迅速的建立起12分的領先優勢，這時姚明重新登場，並且連得5分。
阿根廷隊請求暫停，之後阿根廷開始放緩自己的進攻節奏，以防守爲主，中國隊難以挽回局面。
比賽重新開始後，雖然張勁鬆和朱芳雨各貢獻一個三分球，張雲鬆命中一個兩分球，但是均未能改變中國隊落敗的命運。
但是這場比賽也第一次讓世界籃球見識到了中國籃球的進步，不少外媒專家更是直呼中國男籃距離世界頂級強隊差的只是一個合格的替補控衛。
第四戰是一場生死大戰，但是也許是上一場比賽拼的太兇，中國隊的體能開始有點跟不上了。
比賽開局，意大利隊就迅速取得5-2的領先優勢，但是中國隊很快將比分扳平。隨後，意大利隊由同一名隊員連續命中兩個三分球，將雙方的比分差距拉開到6分。
在如此被動的情況下，姚明投中了本場比賽個人的第一個球，他在對方的夾擊下勾手投籃中的，姚明此投爲意大利隊6-0的衝擊波劃上了句號。
雙方開始陷入焦灼，比分交替領先，一直到上半場打完，兩隊的分差都始終在兩三分之間徘徊。
第三節，中國隊率先發起攻擊。姚明搶佔了籃下的關鍵位置，對方推人犯規，中國隊兩罰一中。
雖然中國隊拼勁比上半場有所增加，但是依然難以在得分上有所收穫，再加上姚明被對方緊緊盯防，難以出手，而中國隊其他隊員體能都出現了問題，導致中國隊只能眼睜睜地看着意大利隊將比分差距一點點的拉開，最終遺憾落敗。
已經面臨淘汰邊緣的中國男籃在第五場開始了絕地反擊，經過緊張而激烈的角逐，中國隊最後以87-66大勝塞黑隊，終於圓了前八夢！八強戰中，中國男籃將遭遇歐洲勁旅立陶宛隊。
首節裡，雙方勢均力敵，曾兩次戰成平手，王治郅在最後時刻砍下5分，幫助中國隊以5分的優勢結束上第一節的爭奪。
第二節裡，雖然中國隊曾一度以10分之優領先，但是塞黑隊打出了一輪10-2的進攻高潮，成功將雙方比分差距縮小到2分，最後中國隊以3分的優勢進入第三節。
第三節裡，中國隊鬥志高昂，意志頑強，開場就打出了一個9-2的小高潮，成功將比分拉開。
當比賽進行到最後1分多鐘時，朱芳雨的超遠3分徹底的澆滅了塞黑隊最後的希望。
姚明得到全場最高的27分13個籃板，朱芳雨砍下14分，李楠拿下12分，劉煒送出8分9助攻。
1/4決賽中，開局，立陶宛跳球成功，在首輪進攻中就砍下了兩分。不久後，姚明中投得手，接着又命中兩粒罰球，幫助中國隊將比分扳至4-4平。
立陶宛率先打破平局後，朱芳雨出手三分中的，中國隊首次將比分反超。
隨後，李楠又爲中國隊再添三分，將比分改寫爲10-8。此後，雙方10-10、12-12兩次戰平。
這一次，由中國隊率先打破僵局，劉煒出手三分命中，接着，姚明在三人的包夾下依然將球投進，中國隊打出了一個5-0的衝擊波，取得5分的領先優勢。
開局後，中國隊打外線非常堅決，打得也很放鬆。
上半場結束時，中國隊以57-53結束了雙方上半場的角逐。
第三節開場，中國隊就打出了一個8-2的小高潮，其中姚明貢獻了4粒罰球，李楠攻入了一記漂亮的三分球，中國隊得以將差拉開到12分。
隨着立陶宛隊出手命中三分後，中國隊的投籃連續遭到對方的封蓋，緊要時刻，李楠挺身而出，圈頂出手再次命中三分，鼓舞了中國隊的士氣，中國隊依然保持住了10分的領先優勢。
但這個時候，中國隊的體能危機再次呈現，劉煒下場後，立陶宛隊打出了一個14-4的進攻高潮，成功將比分扳平。
第四節開始後，比賽節奏有所減緩，姚明雙手扣籃得分，爲中國隊首開記錄。
姚明的存在讓立陶宛的防守隊員大傷腦筋，他不僅多次造成對方犯規，成功表演精彩扣籃，還大手一揮送給對方大蓋帽，在姚明的率領下，中國隊一度重新建立起5分的優勢。
但是比賽的最後5分鐘裡，步履蹣跚的中國隊沒能守住領先優勢，被立陶宛男籃打出了一個14比5的反擊波，最終以91-95遺憾告負。
中國隊也就此失去了晉級半決賽資格，根據小組賽成績，只能和西班牙爭奪第七名了。